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  • 1 # daazhu2

    1.伽利略的“理想斜面”實驗:與物體的運動的關係是力學的一個最基本的問題。亞里士多德認為:物體的運動是由於外力的作用,當外力的作用停止時,運動的物體就會靜止,所以力是維持物體運動的原因。

    亞里士多德這一觀點與人們的一些生活經驗相一致,正是由於這樣的原因,亞里士多德的觀點易於被人們接受,以至於長期以來被人們奉為真理。徹底推翻亞里士多德錯誤觀點的是伽利略。伽利略憑藉的有力武器不是數學推導,不是真實的實驗,而是理想實驗。

    2.牛頓的“理想拋體”實驗:1685年,牛頓寫成了《論物體的運動》的論文,論文中提出了著名的拋體運動的理想實驗,說明了行星在向心力的作用下為什麼會保持軌道執行,進而闡述萬有引力的思想。牛頓的拋體理想實驗,把地面上的力學和空間的力學統一了起來,是他發現萬有引力定律、最終形成以三大定律為基礎的力學體系的重要思維歷程。

    3.馬赫的“理想水桶”實驗:19世紀末,馬赫完成了他的名著《力學史評》。在書中,馬赫指出,世界上一切物體都是相互聯絡、相互依賴的,與任何變化無關的絕對時間,既然不可能由任何運動來量度,因而也就沒有任何實際價值和科學價值。同樣的道理,任何人也不能說有什麼關於絕對空間和絕對運動的東西。馬赫仍借用牛頓的水桶實驗,但把實際的水桶實驗抽象為理想實驗。他設想,如果桶壁越來越厚,越來越重,最後達到幾千米厚,實驗能得出什麼樣的結果呢?馬赫指出:水相對於桶壁的旋轉,當然不能引起它表面的凹曲現象,因為桶的質量太小了。但是,如果桶壁變得非常厚,相對轉動對於水面的平凹就肯定會起作用。設想一個靜止於水面上的觀察者,將看到無數天體繞著他旋轉,這一擁有巨大質量的天體體系繞著水旋轉,必然引起水面凹曲的現象。所以,馬赫據此得出結論:這種效應仍然是相對運動引起的,並不是什麼絕對運動的證據。

    4.麥克斯韋的“麥克斯韋妖”理想實驗:1865年,克勞修斯引進態函式“熵”,提出了著名的“熵增加原理”,從而得到了熱力學第二定律的最普遍的描述。但隨後克勞修斯把這一原理當作普適的、絕對的真理外推到無限的宇宙中去,導致了“熱寂”

    說的產生,克勞修斯指出:“宇宙的熵趨向於極大。宇宙越是接近於這個熵極大的極限狀態,進一步變化的能力就越小;如果最後完全達到了這個狀態,那就任何進一步的變化都不會發生了,這時宇宙就會進入一個死寂的永恆狀態。”

    麥克斯韋的理想實驗,提出了一個違反熱力學第二定律的過程,用幾乎神奇的方法對第二定律提出了責難。雖然麥克斯韋所設想的過程正是反對和批判“熱寂”說的物理學家們所期盼的,因為在他們看來,如果這種過程確實存在,那麼“熱寂”說就是不可能的,這樣就達到了挽救宇宙、挽救我們生存的地球的目的,然而,如果麥克斯韋理想實驗中的過程真是可以實現的,則就說明熱力學第二定律是可以違反的。第二類永動機是可以造成的。這種結果顯然又不是物理學家所願意看到的,所以麥克斯韋的這個理想實驗使物理學家們陷入困惑之中,以至於人們把麥克斯韋在理想實驗中提到的“某個存在物”稱為“麥克斯韋妖”。

    5.愛因斯坦與理想實驗:無論是1905年建立狹義相對論,還是1915年建立廣義相對論,愛因斯坦在其物理學研究的過程中,都因運用理想實驗而顯得深刻、嚴密和精彩。

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